3. Помехи и искажения в канале связи

В реальном канале связи сигнал при передаче искажается, и сообщение воспроизводится с некоторой ошибкой. Причиной таких ошибок являются искажения, вносимые самим каналом, и помехи, воздействующие на сигнал.

Частотные и временные характеристики канала связи определяют так называемые линейные искажения. Кроме того, канал может вносить и нелинейные искажения, обусловленные нелинейностью тех или иных звеньев канала. Если эти линейные и нелинейные искажения обусловлены известными характеристиками канала, то их в принципе можно устранить путём соответствующей коррекции.

Помехи в отличие от искажений имеют случайный характер, они заранее неизвестны и поэтому не могут быть полностью устранены. Под помехой понимается любое воздействие на полезный сигнал, затрудняющее его приём. Помехи весьма разнообразны по своему происхождению и физическим свойствам. Это могут быть атмосферные помехи, обусловленные электрическими процессами в атмосфере (например, грозовые разряды), которые в наибольшей степени влияют на сигналы в радиоканалах. Энергия этих помех сосредоточена в основном в области длинных и средних волн. Имеют место также индустриальные помехи, возникающие из-за резких изменений тока в электрических цепях различных электрических устройств промышленного назначения (электротранспорт, системы зажигания двигателей, медицинские установки и т.д.). Существуют помехи от посторонних радиостанций и каналов, обусловленные нарушением регламента распределения рабочих частот, недостаточной стабильностью этих частот и плохой фильтрацией гармоник сигнала.

В проводных каналах связи основным видом помех являются импульсные шумы и прерывания связи. Появление импульсных шумов часто обуславливается автоматической коммутацией и перекрёстными наводками. Прерывание связи это явление, при котором сигнал в линии резко затухает или совсем исчезает. Основной их причиной являются нарушения контактов в реле.

Практически в любом диапазоне частот имеют место внутренние шумы аппаратуры, обусловленные хаотическим движением носителей заряда в различных элементах аппаратуры. Эти помехи особенно сказываются при радиосвязи в диапазоне ультракоротких волн. В этом диапазоне имеют место и космические помехи, связанные с электромагнитными процессами, происходящими в пространстве.

В общем случае влияние помехи N(t) на сигнал U(t) можно выразить функцией по формуле (2) [4]:

Z=f(U,N) (2)

Если функция f представляется суммой, выраженной по формуле (3):

Z=U+N, (3)

то помеха называется аддитивной.

Если функция f представляется произведением, выраженным по формуле (4):

Z=U×N, (4)

то помеха называется мультипликативной.

В реальных сигналах имеют место оба вида помех.

Среди аддитивных помех особое место занимают флуктуационные помехи. Эти помехи хорошо изучены и имеют место практически во всех реальных каналах связи. С физической точки зрения такие помехи порождаются случайными, т.е. флуктуационными отклонениями тех или иных физических величин от их средних значений. Так источником шума в электрических цепях могут быть флуктуации тока, обусловленные дискретной природой носителей заряда (электронов, ионов).

Имеют место также импульсные или сосредоточенные по времени помехи, например, атмосферные или индустриальные, а также помехи, сосредоточенные по спектру – сигналы посторонних радиостанций, излучения генераторов высокочастотных в промышленности, медицине и т.д. - основной вид помех для КВ связи.